測量學第1章-緒論 測量課件

《測量學A》閆飛（林業(yè)樓522）515961945163.com北京林業(yè)大學常用教材你可能不知道的測量（道路測量）你可能不知道的測量（渠道水位監(jiān)測）你可能不知道的測量（場地平整）你可能不知道的測量（大橋邊形監(jiān)測）你可能不知道的測量（隧道工程測量）你可能不知道的測量(珠峰6120)你可能不知道的測量(沙漠)你可能不知道的測量(海洋測繪)你可能不知道的測量(重力測量)你可能不知道的測量（地面攝影測量）機載空間三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)機身利用衛(wèi)星定位你可能不知道的測量（航空攝影測量）你可能不知道的測量（監(jiān)測飛機外形）從經(jīng)緯儀發(fā)展到全能的電子全站儀你可能不知道的測量(測量儀器學)你可能不知道的測量(體育)測量工作的核心工作?科學地獲取空間信息

建立空間點位與地面實體點之間的對應關系(坐標)

--可靠的觀測方法

?對所獲取的信息進行適宜的表達

如用圖表達，則涉及到制圖法則，包括數(shù)學法則、制圖綜合和符號化測量學分類

?大地測量學

?航空攝影測量與遙感

?工程測量學

?地圖制圖學

?海洋測量學

?普通測量學

普通測量學定義及任務

?定義

研究地球表面較小區(qū)域內(nèi)（如半徑不

大于10km）測量與制圖的理論、技術

和方法的科學。

?任務

測繪地形圖（測定）

施工測設（放樣、放線）

學習本課程應注意的要點

?掌握基本概念，基本理論

?熟練操作常規(guī)測量儀器

?掌握測、算、繪的技術

?熟練讀圖和用圖（對圖例的了解）

?對《規(guī)范》的了解培養(yǎng)：認真嚴謹、團隊意識竅門：念念不忘，必有回響?。?！本節(jié)課程的主要內(nèi)容點位確定的理論基礎

?空間實體：地球的形狀和大小

?空間點表達：常用的坐標系統(tǒng)

?空間點表達簡化的限度：用水平面

代替水準面的限度點位確定的方法（測量基本工作）

地球既圍繞太陽旋轉又繞自己的軸自轉，地球上的物體將受到地球、太陽、月亮引力、離心力等多種力的作用，而其中主要是受到離心力和地球質心吸引力的作用，這兩個力的合力稱為重力，重力方向即為鉛垂線方向。

§1-1地球的形狀和大小一、地球形狀地球的制高點－珠穆朗瑪峰海拔高程8844.43m

馬里亞納海溝－斐查茲海淵剖面圖地球海面下最深處高程為－11000

m二、水準面

定義：處處與重力方向垂直的連續(xù)曲面稱為水準面。特點：重力等位面，其表面處處與重力方向垂直有無窮多個，但各水準面之間是不平行的，也不相交是不規(guī)則的閉合曲面

三、大地水準面：

定義：將靜止的海水面向整個陸地延伸，用所形成的封閉曲面代替地球表面，這個曲面稱為大地水準面。

作用：測量工作的基準面

獲?。何覈谇鄭u設有驗潮站與平靜的平均海水面相重合，并延伸通過陸地而形成的封閉曲面稱為“大地水準面”。大地水準面所包含的形體，稱為大地體，它代表了地球的自然形狀和大小四、旋轉橢球面

由于大地水準面受地球內(nèi)部質量分布不均勻影響，是不規(guī)則曲面，無法用數(shù)學方法準確描述和計算，也難以在其面上處理測量成果。用一非常接近大地水準面的數(shù)學面－旋轉橢球面代替大地水準面，用旋轉橢球體描述地球，稱參考橢球體

要求：①總質量=地球質量，中心與質心重合，短軸與旋轉軸重合；

②旋轉角速度與地球自轉速度相等；

③表面與大地水準面擬合最好。

2.我國采用的參考橢球體幾何參數(shù)

（1）1954年北京坐標系，采用前蘇聯(lián)克拉索夫斯基

參考橢球體參數(shù)：

a=6378245mα=1:298.3

（2）1980年國家大地坐標系采用國際大地測量協(xié)會與地球物理聯(lián)合會在1975年推薦的IUGG-75地球橢球。

其參數(shù)：

a=6378140mα=1:298.257

（3）WGS-84坐標系

a=6378137mα=1：298.257五、球面

在測量工作范圍不大時，可將地球看作圓球體，以球面代替大地水準面，其半徑R=6371km

概念：水準面：處處與重力方向垂直的連續(xù)曲面。重力：離心力和地球引力的合力。鉛垂線：重力的方向線，為測量工作的基準線

水平面：與水準面相切的平面。大地水準面：與平均海水面相吻合的水準面，基準面。大地體：由大地水準面所包圍的地球形體。地球的形狀：橢球體代替地球的形狀，由于扁率很小，測區(qū)范圍不大時，可近似看作為圓球體。地球的大?。浩骄霃絉=6371公里§1-1小結子午面

－地球上任一點與地球旋轉軸所組成的平面。首子午面－通過英國格林尼治(Greenwich)天文臺的子午面。G（一）大地坐標系A首子午面地球旋轉軸赤道平面格林尼治A點子午面§1-2測量中常用坐標系大地經(jīng)度－通過A點的子午面與首子午面之間的夾角(L)大地緯度－

通過A點的橢球面法線與赤道平面的交角(B)（一）大地坐標系英國格林尼治(Greenwich)天文臺英國格林尼治皇家天文臺世界時授時鐘（一）大地坐標系（地理坐標系）點位的表示：大地經(jīng)度(L)，大地緯度(B)，大地高度(H)

（一）大地坐標系（地理坐標系）目前，我國常用大地坐標系有(P7)：1954年北京坐標系1980年國家坐標系2000年國家坐標系WGS-84坐標系坐標原點O：地球橢球體中心（與質心重合）

Z軸方向：指向地球北極;

X軸方向：指向格林尼治子午面與地球赤道面之交點;

Y軸方向:垂直于XOZ平面，構成右手坐標系。地面某點A的空間三維直角坐標：

（X

Y

Z

）（二）空間直角坐標系

A，A，A（三）高斯平面直角坐標系

對局部范圍內(nèi)的大比例尺地形圖測繪及工程建設來說，橢球面坐標不方便，需要投影為平面坐標。投影舉例：（三）高斯平面直角坐標系高斯投影是等角橫切橢圓柱投影。等角投影就是正形投影?！锓椒ǎ簩⒌厍騽澐殖扇舾蓭?，然后將每帶投影到平面上。

★特點：投影后角度保持不變，中央子午線投影后一條直

線，且長度不變。

高斯投影的分帶和編號六度帶：L0=6N-3（N為投影帶的號數(shù)，L0為中央子午線精度）三度帶：L0=3N點在高斯平面直角坐標系中的坐標值以中央子午線作為坐標縱軸（用X表示）以赤道作為坐標橫軸（用Y表示）

例：xm=1346216.985m

ym=19634527.165m（19為帶號數(shù)）

為了區(qū)分不同投影帶中的點，在點的Y坐標值上加帶號N所以點的橫坐標以下式表示：

Y

=

N*1000000

+

500000

+

y

我國為了避免Y坐標出現(xiàn)負值，把Y坐標值加500公里。注意與常用平面直角坐標系區(qū)分（四）地平坐標系（獨立平面直角坐標系）地平坐標系為小范圍（半徑小于10km）的平面直角坐標系地平坐標系以當?shù)氐乃矫鏋橥队懊嫱ǔＲ援數(shù)氐恼狈较驗閄坐標軸的正方向某一建筑地區(qū)的“建筑坐標系”也是一種地平坐標系地平坐標系為獨立坐標系應與國家或城市坐標系進行連測（五）地面點的高程（高程坐標系）1、絕對高程(海拔)－地面點到大地水準面的鉛垂距離。2、相對高程－地面點到假定水準面的鉛垂距離。3、高差－兩點間的高程之差(不論絕對高程或相對高程)測定平均海水面(高程為零)的驗潮站1985國家高程基準“零海平面”的高程72.260m1956國家高程基準“零海平面”的高程72.289m青島觀象山水準原點水準原點旱井水準原點瑪瑙石標志水準原點標牌水準原點景區(qū)從水準原點測定全國各基準點高程的精密水準測量

中國的法定大地坐標中心—中華人民共和國大地原點，坐落在西安之北約100公里的涇陽縣永樂鎮(zhèn)。大致位于我國大陸領土的中心。國家測繪局建立的“大地原點”中國大地坐標系的基準點建筑外觀國家大地原點地面標志大地原點瑪瑙中心標志§1-3用水平面代替水準面的限度結論:

在半徑10km范圍內(nèi),對距離和角度的影響可以忽略不計。

在高程測量中,即使距離很短也應考慮地球曲率的影響。一、水準面曲率對距離測量的影響

S(km)ΔS(cm)

ΔS/S10

0.81:120萬

25

12.81:

20萬

50

102.71:4.9萬100

821.21:1.2萬結論：在半徑小于10

km

的范圍內(nèi)測量距離不必考慮水準面曲率改正。水準面曲率對距離測量影響的具體數(shù)值：二、水準面曲率對高差測量的影響水準面曲率對高差測量影響的具體數(shù)值：

S(m)

Δh(mm)

1000.8

2003

500

201000802000310進行高程測量應顧及這種影響并加改正或設法抵消一、測量工作的基本原則

?由整體到局部、由高級到低級、先控制后碎部

?步步檢核

二、測量次序

?控制測量

?地形測繪或施工測量

§2地面點的確定方法三、常規(guī)測量基本工作－確定地面點位的三個基本要素:距離-

S角度-

α,

β高差-

h一、長度單位

1m=10dm=100cm=1000mm

1km=1000m二、面積及體積單位

1公頃（ha）=10000m2=15市畝

1km2=100ha=1500畝

體積單位為m3，在工程上簡稱“立方”或“方”

附：測量的度量單位

三、角度單位60進制角度單位：度(d)、分(m)、秒（s)10進制角度單位：新度(g)、新分(gm)、新秒（gs)弧度單位（弧長與半徑之比）：一圓周=

2弧度弧度與角度單位的換算參數(shù)：一弧度